Сделайте вывод о химических свойствах азотсодержащих соединений. При оформлении лабораторных работ напишите уравнения химических реакций, используя структурные формулы соединений.

Контрольные вопросы.

1. Напишите общие химические формулы предельных алифатических нитросоединений и аминов.

2. В каком состоянии гибридизации находится атом азота в молекуле амина?

3. Какую группу называют амино-группой, какую - нитро-группой?

4. Расскажите о номенклатурах, используемых для названия нитросоединений и аминов.

5. Поясните, почему амины являются органическими основаниями.

6. Как изменяются основные свойства в ряду: (CH ₃)₂-NH; CH ₃NH_2; NH₃;

C ₆H ₅NH ₂.

7. Написать реакцию Н.Н. Зинина для нитробензена. В каких условиях она проходит?

8. Какие соединения называются псевдокислотами? Получите нитробутан и на его примере объясните явление таутомерии нитросоединений.

9. Напишите структурны формулы изомерных аминов состава C ₄H ₉NH ₂.

Укажите первичные, вторичные, третичные амины. Дайте им названия по систематической номенклатуре. Как изменяются основные свойства данных аминов?

10. Из бензена получите нитробензен и анилин. Приведите механизм реакции сульфирования полученных соединений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10.

АМИНОКИСЛОТЫ, БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА.

Цель работы: изучение химических свойств аминокислот.

Оборудование: спиртовки или водяная баня, пробирки, капельницы, предметные стекла,

Реактивы:

Методика проведения исследования:

ОПЫТ 1. ОТНОШЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ К ИНДИКАТОРАМ.

Выполнение работы.

В пробирку помещают 2 капли раствора аминоуксусной кислоты и добавляют 1 каплю метилового оранжевого. Такой же опыт проделывают с метиловым красным и лакмусом. Окраска индикатора не меняется.

Аминокислоты обладают как кислотными, так и основными свойствами. Кислотная группа – COOH и основная – NH₂ взаимно нейтрализуются, следовательно, аминокислоты имеют структуру амфотерных, или биполярных ионов (внутренние соли): Н₃N-CH₂-COO^--.

Поэтому водные растворы одноосновных моноаминокислот нейтральны по отношению к индикаторам.

ОПЫТ 2. ОБРАЗОВАНИЕ МЕДНОЙ СОЛИ АМИНОКУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ.

Выполнение работы.

В пробирку помещают немного порошка оксида меди CuO, 4 капли раствора, аминоуксусной кислоты и нагревают в пламени горелки, встряхивая содержимое пробирки. Пробирку ставят на некоторое время в шта­тив, чтобы осел избыток черного порошка оксида меди. К отстоявшемуся синему раствору подливают 1 каплю раствора едкого натра. Раствор остается прозрачным.

Для аминокислот характерно образование медных солей, окрашенных в синий цвет. α-аминокислоты дают с медью окрашенные внутренние комплексные соли, очень устойчивые:

+H₂O

Связь между атомами меди и азота координационная за счет свободной пары электронов азота аминогруппы.

ОПЫТ 3. ДЕЙСТВИЕ МУРАВЬИНОГО АЛЬДЕГИДА НА АМИНОКИСЛОТЫ.

Выполнение работы.

В пробирку помещают 3 капли раствора формальдегида и 1 каплю метилового красного. Из-за дисмутации муравьиного альдегида раствор окрашивается в красный цвет. При помощи пипетки с капиллярным отверстием приливают по каплям раствор щелочи до появления желтой окраски (нейтральная среда на метиловый красный).

NH₂-CH₂-COOH NH-CH₂OH-CH₂-COOH

CH₂COOH

N CH₂OH

CH₂OH

Блокированная муравьиным альдегидом аминогруппа не влияетна карбоксил, и раствор аминокислоты приобретает, кислую реакцию.

ОПЫТ 4. ДЕЙСТВИЕ АЗОТИСТОЙ КИСЛОТЫ НА АМИНОКИСЛОТЫ.

Выполнение работы.

В пробирку помешают 2 капли раствора аминокислоты, 2 капли раствора нитрита натрия н 2 капли соляной кислоты. При встряхивании содержимого пробирки выделяются пузырьки газа. Химизм процесса:

NaNO₂ + HCl HNO₂ + NaCl

На этой реакции основано количественное определение аминогрупп в аминокислотах, а также в белках и продуктах их распада.

Выделяющийся азот определяется объемным методом.

ОПЫТ 5. ЦВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ НА БЕЛКИ.

Выполнение работы.

а)Биуретовая реакция.

В пробирку помешают 2 капли исследуемого раствора сульфата меди, жидкость окрашивается в фиолетовый цвет, который заметен в окрашенной водной вытяжке мяса. Биуретовая реакция связана с наличием в белках пептидных группировок – CO-NH-, которые и обусловливают появление окраски при взаимодействии с солями меди.

б) Ксантопротеиновая реакция.

В пробирку вводят 3 капли водного раствора белка и 1 каплю азотной кислоты. Появляется белый осадок. При нагревании реакционной смеси раствор и осадок окрашиваются в ярко-желтый цвет. Смесь охлаждают и добавляют 1-2 капли едкого натра. При этом желтое окрашивание переходит в ярко-оранжевое. Ксантопротеиновая реакция обусловлена наличием в белках ароматических аминокислот. Желтое окрашивание появляется как результат нитрования ароматических ядер. Появление оранжевой окраски определяется образованием более интенсивно окрашенных анионов.

в) Реакция на серу.

В пробирку вводят комочек белой шерстяной пряжи, 2 капли раствора едкого натра и 1 каплю раствора уксуснокислого свинца и нагревают содержимое пробирки в пламени горелки. Появляется коричнево-черный осадок сульфида свинца. Эта реакция на содержание серы в белках. Ее дают белки, содержащие цистин, цистеин и метионин.

г) Азотно-ртутная реакция белков.

В пробирку помешают 2 капли раствора белка и 1 каплю азотно-ртутного реактива. Встряхивают содержимое пробирки и нагревают. Появляется характерное красное окрашивание. Эту реакцию дают белки, в состав которых входят аминокислоты, содержащие свободный фенольный гидроксил (тирозин, триптофан).

ОПЫТ 6. БУФЕРНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРА БЕЛКА.

Выполнение работы.

В пробирку наливают каплю соляной кислоты, 15 капель дистиллированной воды и тщательно взбалтывают. Одну каплю этого раствора переносят в другую пробирку и добавляют еще 15 капель воды. К полученному очень разбавленному раствору соляной кислоты добавляют 2-3 капли метилового оранжевого. Проявляется красное окрашивание.

В чистую пробирку помещают три капли раствора белка и 1каплю окрашенного в красный цвет раствора соляной кислоты. Окраска переходит в желтую. Следовательно, уменьшается концентрация водородных ионов.

Готовят очень разбавленный раствор едкого натра (точно так же, как и соляной кислоты) и добавляют 2-3 капли фенолфталеина. Раствор щелочи окрашивается в розовый цвет.

В чистую пробирку помещают 3 капли раствора белка и 1 каплю окрашенного раствора щелочи. Розовая окраска исчезает. Следовательно, уменьшается концентрация гидроксильных ионов.

Белки - аморфные вещества. Они могут в растворе связывать как водородные ионы, так и гидроксильные (буферные свойства). В первом опыте белок реагировал как основание, во втором - как кислота.

ОПЫТ 7. КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ АМИНОКИСЛОТ МЕТОДОМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ НА БУМАГЕ.

Метод распределительной хроматографии на бумаге.

Выполнение работы.

Применение метода распределительной хроматографии на бумаге для разделения аминокислот основано на различии в коэффициентах распределения отдельных аминокислот между двумя несмешивающимися жидкостями. Используемая в качестве инертного носителя хроматографическая бумага способна удерживать в порах большее количество неподвижной жидкой фазы.

Коэффициент распределения , определяемый как отношение расстояний, пройденных аминокислотой и подвижной фазой от точки старта, является характерной величиной для каждой аминокислоты в определенных условиях опыта (состав растворителя, температура, сорт хроматографической бумаги).

Положение аминокислот на бумаге определяют с помощью цветной реакции с нингидрином.

При нагревании до 70⁰С и выше α-аминокислоты окисляются нингидрином, подвергаясь окислительному дезаминированию и декарбоксилировани. Нингидрин восстанавливается.

	+

Восстановленный нингидрин, конденсируясь с NH₃ и окисленным нингидрином, образует соединение, которое превращается в окрашенную форму (сине-фиолетовая окраска).

В присутствии органических растворителей возможно образование соединений, содержащих в своем составе радикал аминокислот (красного, голубого, желтого цветов).

Наличие радикала аминокислоты в составе этого соединения обуславливает различную окраску (красную, желтую, голубую) соединений, возникающих при реакции аминокислот с нингидрином.

Реакция с нингидрином является специфической для аминокислот, содержащих α-аминогруппу, и характерна как для некоторых карбоновых, так и циклических аминокислот. В реакции глицерина с нингидрином образуется комплексное соединение, имеющее сине-фиолетовую окраску.

В присутствии нингидрина отдельные аминокислоты выявляются в виде пятен, окрашенных в голубой, фиолетовый, желтый или другой цвет (в зависимости от химической структуры аминокислот).

Идентификацию аминокислот в смеси проводят по распределению известных аминокислот (стандартов).

Материалы и методы. Хроматографическая бумага; растворитель – смесь n-бутанола, уксусной кислоты, воды (4:1:1); смесь аминокислот и их стандартные растворы (0,1%-ный раствор аланина, лейцина и глутаминовой кислоты), свежеприготовленный нингидриновый реактив (95мл 0,5%-ного раствора нингидрина в 95%-ном ацетоне, 1 мл ледяной уксусной кислоты и 4 мл дистиллированной воды).

Оборудование. Эксикатор или чашечка Петри, пульверизатор, микропипетки, сушильный шкаф, карандаш, линейка, часы.

Ход работы. Хроматографическую бумагу вырезают в форме круга, диаметр которого равен поверхностному радиусу эксикатора (или чашки Петри). Простым карандашом круг разделяют на сегменты, в центре делают небольшое отверстие (0,5-1 см), в которое вставляют свернутую в трубочку бумагу (фитиль). Изменяя толщину и длину фитиля, который опущен в растворитель, регулируют скорость подачи растворителя на хроматографическую бумагу.

Карандашом у основания фитиля на хроматографической бумаге в каждом сегменте намечают точку нанесения аминокислот. На один из сегментов с помощью микропипетки наносят смесь аминокислот (5-10 мкл раствора аланина, лейцина и глутаминовой кислоты), на другие сегменты - такое же количество аминокислот – стандартов. Затем хроматографическую бумагу высушивают на воздухе в течение 10 мин. В эксикатор (или чашку Петри) наливают растворитель – смесь n-бутанола, уксусной кислоты и воды (4:1:1) в таком объеме, чтобы фитиль был погружен в растворитель. Круговую хроматограмму помещают в экискатор (или между двумя половинками чашки Петри). Хроматограмма с диаметром 12 см образуется примерно через 1 ч, с диаметром 20 см - через 2 ч. после завершения распределения (фронт растворителя дошел до установленной отметки) хроматограмму высушивают и проявляют, опрыскивая нингидриновым реактивом из пульверизатора и прогревая в сушильном шкафу в течение 10 мин при температуре 110⁰С.

Сравнивая положение пятен смеси аминокислот с положением пятен аминокислот – стандартов, проводя идентификацию пятен смеси аминокислот. С помощью линейки определяют расстояния, пройденные фронтом растворителя и аминокислотами, и вычисляют значения коэффициента распределения.

ОПЫТ 8. ОБРАТИМОЕ ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКОВ ИЗ РАСТВОРИТЕЛЕЙ.

Реактив и материалы: белки, водные растворы; сульфат аммо­ния, насыщенный водный раствор.

В пробирку помещают 2 капли раствора белка, 2 капли насыщенного раствора сульфата аммония и слегка взбалтывают. Появляемся муть выпадающего в осадок белка (глобулина). Одну каплю мутного раствора приливают в одну пробирку с 3 каплями воды и встряхивают. Осадок растворяется.

При добавлении к водным растворам белков концентрированных растворов минеральных солей белки осаждаются (высаливаются). При охлаждении они не изменяют своих свойств и при разбавлении водой вновь переходят в раствор.

ОПЫТ 9. СВЕРТЫВАНИЕ БЕЛКОВ ПРИ НАГРЕВАНИИ.

Реактивы и материалы: белки, водные растворы; сульфат аммония, 2 н раствор.

В пробирку наливают 4 капли раствора белка и нагревают в пламени горелки до кипения. Белок при этом выпадает в виде мути или хлопьев. Содержимое пробирки слегка охлаждают, добавляют каплю раствора сульфата аммония и нагревают до начала кипения, количество свернувшегося белка при этом увеличивается.

Свертывание белков при нагревании характерно для большинства из них. Добавление нейтральных солей (сульфата аммония, хлорида натрия) облегчает и ускоряет свертывание белков при нагревании.

Свертывание белков - процесс необратимого осаждения, так как белковые молекулы при этом меняют свою структуру.

ОПЫТ 10. ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКОВ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ МИНЕРАЛЬНЫМИ КИСЛОТАМИ.

Реактивы н материалы: белки, водные растворы; азотная кислота (d=1,41 г/см³); соляная кислота (d=1,19 г/см³).

В пробирку наливают 2 капли концентрированной азотной кислоты и осторожно, наклонив пробирку, по стенке добавляют 2 капли раствора белка. Через несколько секунд на границе раздела белка и кислоты образуется кольцо свернувшегося белка. При встряхивании количество свернувшегося белка увеличивается.

Такой же опыт повторим с соляной кислотой. Осадок, выпавший при действии соляной кислоты, при встряхивании растворяется.

Концентрированные минеральные кислоты образуют с белками солеобразные соединения и одновременно вызывают свертывание белков. В большинстве случаев выпавший осадок растворим в избытке концентрированной кислоты (кроме азотной).

ОПЫТ 10. ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКОВ СОЛЯМИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ.

Реактивы и материалы: белки, водные растворы; сульфат меди, насыщенный раствор; уксуснокислый свинец, 2 н раствор.

В две пробирки помещают по 3 капли раствора белка. В одну пробирку добавляют 1 каплю раствора сульфата меди, в другую - 1 каплю раствора уксуснокислого свинца. Образуется хлопьевидный осадок или муть. С солью меди - осадок голубого цвета, с солью свинца – белого.

Соли тяжелых металлов осаждают белку из растворов, образуя с ними нерастворимые в воде солеобразные соединения.

Поиск по сайту: